スバルショップ三河安城の最新情報。スバリズムレポート第3弾「ステルス技術の全貌。」| 2019年1月25日更新

 

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敵防空網を抜け穴だらけにする、ステルスの効能。

ステルスの意義 ステルスの意義2
 

左の非ステルス機では、防空網に探知されずに敵地に侵入するのは不可能。一方、右のステルス機では探知距離が短くなるため、防空網に隙間が生まれ侵入が可能になる。

 

レーダ反射断面積(RCS)とは、レーダから照射された電波をアンテナに向かって反射させる能力を示した値です。RCSが小さいほど、レーダスコープ上には小さく表示されますから、RCSを低減すればレーダの被探知を遅らせることができます。つまり、近付くまで探知されません。逆に言えば、防空側は接近された時点で既に手遅れとなります。

防空網は複数の長距離レーダで構築されています。レーダサイトの間隔は、通常の被探知距離を元に決定されているため、RCSが小さい機体なら探知されずに間をすり抜けることが可能です。レーダ反射低減のメリットはここにあります。

 

マッハ3でソ連上空を駆け抜ける、絶対に撃墜できない偵察機。

マッハ3の意義 マッハ3の意義2
 

亜音速で侵入する敵機に対応する防空網であれば、マッハ3の超高速で敵地に侵入すると、右のように防空網は隙間だらけになる。これを防ぐには、防空網をより濃密にせねばならない。

 

また、音速を超える敵機を確実に迎撃するには、相当に遠方で探知せねばなりません。捕捉後に、撃墜に要する時間を計算に入れねばならないからです。そう考えると、防空用のレーダの性能は、最大探知距離ではなく、実用上はもっと短くなるはずです。これがステルス機であれば、さらに短くなるのです。

国境線に向けた防空網は、非ステルス機にとっては完璧でも、ステルス機に対しては穴だらけ、ということです。ステルスの効能は、まさにここにあります。

スカンクワークスの検討によって、低RCSの機体で80,000ftをマッハ3で飛行すれば、非常に高い確率で撃墜を免れると結論付けられました。

 

あわや大事故。ぜったいにバレてはならない、水素の大量貯蔵の理由。

LOCKHEED SUNTAN CL-400 LOCKHEED SUNTAN CL-400
 

スカンクワークスが提案した、水素燃料ジェットエンジンを搭載する機体案。CL-400 Suntanと呼ばれる計画であったが、水素燃料の扱いが困難でボツとなった。 出典:NASA

 

スカンクワークスは、水素燃料を使用するジェットエンジンを用いて巡航速度マッハ2.5を実現する、CL-400というプロジェクトを独自に進めていました。ところが、水素燃料を大量に保管することが危険すぎると分かったがために、1958年にプロジェクトは中止となります。

というのも、タンクから水素燃料が漏れる事故が発生し、危うく新聞沙汰になるところだったのです。スカンクワークスの建屋周囲はみるみる水蒸気に包まれ、騒ぎを聞きつけた消防車が到着します。使命に燃える彼らは、シャッターを開けて中を見せろ、と一歩も引かぬ構え。しかし、消防隊員や一般社員に水素燃料を「なぜ備蓄していたか」がバレては大変です。火花が飛んだだけでも、辺り一帯が吹き飛ぶ大惨事。スカンクワークスの面々は、命からがら「何ともない」と言い張って、お引取りを願ったのでした。

 

上空80,000ft(24,384m)を、マッハ3で駆け抜けろ。

B-58 (modified) ConvairKingfishJuly59
 

[左]超音速爆撃機B-58ハスラー。子機搭載案は搭載状態で音速突破できないため、ボツとなった。[右]コンベアが最終的に提出した機体案「キングフィッシュ」。出典:Wikimedia Commons

 

1957年、CIAのリチャード・ビッセルは超音速戦略偵察機の計画を「プロジェクト・ガスト」と命名。マッハ3で80,000ftを巡航する戦略偵察機について、各社に提案を要求します。

海軍は独自に、気球で30,000ftまで機体を吊り上げ、そこからラムジェットに点火して加速する案を提示。しかし、気球の直径が1kmに及ぶとケリー・ジョンソンに看破されて、ボツ。また、コンベアが提案した、超音速爆撃機B-58ハスラーを親機にエンジンを4発搭載する子機を分離する案は、子機搭載状態ではB-58が音速に達しないため、ボツとなります。

1959年7月、ロッキード(スカンクワークス)とコンベアは予備設計とRCSの推定値を提出。コンベアは、B-58の子機をベースに3機のラムジェットエンジンを備える、「キングフィッシュ」という機体案。一方、スカンクワークスはJ58ターボジェットエンジンを2機備える、A-12という機体案を提出します。

そして、1959年8月28日。ケリー・ジョンソンは、CIAからA-12が選ばれたことを知らされます。選定理由は、単に機体性能の優劣だけではありませんでした。スカンクワークスの高度な機密保持能力と、予算内で高度な航空機を設計する能力を含めて評価されたものだったのです。

 

コードネーム:牛車、世界最速の航空機計画。

LOCKHEED ARCHANGEL 1 LOCKHEED ARCHANGEL 2 LOCKHEED A-7 LOCKHEED A-10 LOCKHEED A-11 LOCKHEED A-12
 

ロッキードの機体案の進展。A-11までは円形胴体を採用するのに対し、A-12ではエラを持つそろばん玉状の断面形状になっている。この「エラ」がRCS低減に大きく貢献した。 出典:CIA

 

アークエンジェル(大天使)と呼ばれた当初案の頃は、U-2のプロジェクト名エンジェルにちなんだもので、細長い胴体に直線翼を組み合わせた機体とデルタ翼機が検討されていました。1959年に12機の受注が確定すると、プロジェクト名はオクスカート(牛車)と変わり、A-11と呼ばれた計画案ではデルタ翼機に変化していました。

しかし、A-11ではCIAの要求するRCSを満たしてはいませんでした。

問題は、如何にしてRCSを低減させるか、でした。レーダ波の進行方向に対して斜めに置いた平板では、RCSは決めて小さくなります。これに対し、正対した平板のRCSは極めて大きくなります。また、球体や円柱の場合、レーダに正対する面が存在するため、RCSは大きくなります。また、波長によっては周り込んで放射される電波を考慮せねばならず、さらに不利でした。

 

RCSを低減しつつ、揚抗比を向上させた、驚くべきチャインの効果。

A-12 RCS evaluation
 

A-12の実物大モデルは、エリア51で逆さにポールに据え付けられてRCSを測定された。 出典:CIA

当時、航空機の胴体は、構造と空気力学の観点から円筒形が主流でした。しかし、円筒胴体は盛大にレーダを反射します。そこで、スカンクワークスが編み出したのが、チャインでした。

円筒形胴体から左右に鋭く張り出したチャインは、デルタ翼から連続的につながり、RCSを著しく低減しただけでなく、機体の揚抗比にも良い影響を与えました。また、垂直尾翼は内側に傾斜させた他、機体全体を滑らかに整形して、RCS低減に配慮していました。

このA-12という機体案は、そのままこの先進的な偵察機の正式名称となります。

 

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